平安時代末期になると世情が乱れ、野武士軍団である武蔵七党の一派、村山党が定着した。現在も市内に多く存在する山口、村山、金子といった姓は、この流れである。1192年に鎌倉幕府が成立すると、府中方面に通じていた街道は鎌倉街道上道となり、軍事的にも経済的にも重要な幹線道路として整備された。特に所沢は、上道と間道である堀兼道・羽根倉道の合流地点として栄えたという。1333年、隠岐島に島流しされていた後醍醐天皇が伯耆国船上山（現・鳥取県東伯郡琴浦町内）で蜂起すると、上野国（群馬県）の新田義貞は呼応して鎌倉へ向かって進軍し、小手差原（現在の北野付近）で北条氏の兵と衝突、決着はつかず両軍とも一時兵を引いた。世にいう小手指原の戦いである。市内に残る白旗塚・将軍塚（松が丘）・誓詞橋（砂川堀）・勢揃橋（柳瀬川）といった地名は、この戦いに由来する。その後、1352年にも義貞の遺児である義興・義宗の兄弟が足利軍と小手指原付近で衝突している。（武蔵野合戦）戦国時代は関東管領扇谷上杉氏の支配下にあり、上杉氏家臣で守護代の大石氏が統治していた。のちに河越夜戦で上杉氏が衰退し後北条氏が台頭してくると、八王子城主北条氏照の支配下となった。柳瀬川沿いに山口城址・滝の城址などの中世城館跡が数か所残っている。
所沢の近辺には、約2万年前から人類が定住しており、砂川遺跡を筆頭に市内には旧石器時代以降の遺跡や貝塚が点在している。東日本各地に多く見られることだが、当地にも日本武尊の東征伝説がある。戦勝を祈願したといわれる神社（所澤神明社や北野天神社の由来）や、あるいは篭手をかざした（地名・小手指の由来）と言った伝承がある。7世紀に律令制度のもと、武蔵国国府が現在の東京都府中市に設置されると、当地は武蔵国入間郡の一部となり、あわせて武蔵国国府と上野国国府を結ぶ官道が築かれた。これが東山道武蔵路であり、市内の南陵中学校でも遺構が確認されている。また、かつての郡境にあたる現在の松が丘付近には悲田処（行路病人などの救護施設）が設置されたという伝承がある。武蔵国一帯は朝鮮半島からの渡来人が数多く定住しており、当地にも渡来人のコミュニティが存在していたとの説もある。
埼玉県西部、武蔵野台地に位置し、南部には狭山丘陵が広がっている。狭山丘陵から流れる東川、柳瀬川は市内東部へ流れ、最終的には荒川に至る。山口貯水池（通称：狭山湖）は当市内にあるが、東京都民用の水源となっている（東京都水道局が管理）。池袋を起点とする西武池袋線と西武新宿を起点とする西武新宿線の2つの幹線が東と南からやってきて、所沢駅に互い違いで乗り入れている。その後2つの路線はそれぞれ北と西とに進路を変え、当市内を横断する。西武池袋線は西武有楽町線経由で東京メトロ有楽町線・副都心線・東急東横線・横浜高速鉄道みなとみらい線と相互直通運転を行っている。JR武蔵野線は、当市内での他路線との接続はない（ただし、市境に新秋津駅と西武池袋線秋津駅がある）。関越自動車道が東部を通過しており、国道463号（旧・県道浦和所沢線）と所沢ICで接続する。国道254号と国道463号は新座市の英インターで交差した後、市中心近くに至り、宮本町交差点を起点にそこから2本に分かれ（北側は通称「行政道路」、南側は通称「（国道463号、若しくは行政）バイパス」と呼ばれる）、入間市へと続いている。所沢駅前のプロペ通りを中心とした地域は繁華街で西武百貨店の他、多くの飲食店、衣料品店などがある。プロペ通りから続くファルマン通りも古くからの繁華街で、旧市役所のあった元町を経て、金山町の交差点まで続く銀座商店街がある。現在は高層マンションが立ち並んでいる。航空公園を中心とする並木地区には公共機関が集中し、また在日米軍所沢通信基地がある。新所沢は都市公団（現・都市再生機構）、小手指は西武鉄道とそれぞれが開発した集合住宅が広がっている。近年では旧市街地に超高層マンション建設が相次いでいる。
「所沢」という地名は、野老（トコロ。ヤマノイモ科の植物）が群生する湿地の意といわれるが不詳。古くは「野老澤」（ところさわ）と称した。市内西部から市内中心部を通り、東部に流れる東川（あずまがわ）を指しているとする説が有力である。
春・夏共に甲子園で優勝経験がある。1965年に福岡の三池工業を夏の甲子園初出場初優勝に導いた原貢を監督に招き、1970年の第52回全国高等学校野球選手権大会で優勝。1974年には息子辰徳との「親子鷹」で全国大会に出場し、ベスト8に進出して活躍した。なお、この56回大会は金属バットの使用が導入された大会であった。2000年の春のセンバツでは筑川利希也（現・Honda硬式野球部コーチ）を擁して初優勝、紫紺の大旗も手にした。創部当初は夏の甲子園常連校であったが、近年では春のセンバツの出場が多く、夏の選手権神奈川大会では毎年のように上位進出している一方、あと一歩のところで優勝を逃し1978年から2010年までの33年間夏の甲子園に出場できなかった。そのことから「神奈川高校野球の七不思議」の一つとも言われていた。大田泰示を擁した2006年から2008年にかけては3年連続で神奈川大会（2008年は記念大会のため神奈川県は南北分割開催。北神奈川大会での出場）の決勝で敗退。しかし、2010年は投の一二三慎太、打の大城卓三・田中俊太らを擁し33年ぶりに夏の甲子園に出場、甲子園では3回目の準優勝となった。2011年第83回選抜高等学校野球大会で、11年ぶり2回目となる春のセンバツ優勝を果たした。この大会では大会新記録となる大会通算最多安打・大会通算最多塁打、1試合最多満塁本塁打などの記録を残した。2015年は「左右のWエース」（小笠原慎之介・吉田凌）を擁し、第97回全国高等学校野球選手権大会において、夏の大会では45年ぶり2度目の優勝を果たした。今まで獲得した全国タイトルは、計5回（春2回・夏2回・国体1回）を誇っている。